昆虫消化系统虚拟仿真实验

昆虫消化系统虚拟仿真实验

实验要求

(1)专业与年级要求

主要面向全国各大农业院校和职业技术学院的植物保护、农学、草学、林学等专业正在学习《昆虫学》课程的学生,或者针对利用在线课堂如MOOC正在学习《昆虫学》的“昆虫内部器官和功能”章节的学生。

(2)基本知识和能力要求

开设过普通动物学课程或具备高中生物学基础知识,具备独立的实验操作能力。


教学成果


实验背景

应用《昆虫消化系统解剖虚拟仿真实验》教学软件,构建虚实结合的昆虫解剖实验教学新模式,对于昆虫解剖的实验教学具有明显优势。一方面,本虚拟仿真软件的三维模型根据真实昆虫消化系统的三位扫描数据构建,能够真实再现消化系统的形态、位置关系。本虚拟仿真软件能够360º旋转和缩放观察解剖结构,软件对每个解剖结构进行了标注。通过软件的使用,学生可以从多个方位、多个角度,全面观察消化系统各组成部分的特征,能够帮助学生直观看到消化系统的立体形状。再结合实验中的消化系统玻片、实物液浸标本和模型的观察学习,弥补使用虚拟软件的不足。“虚实结合”的实验模式能够提高学生的学习兴趣,帮助学生全面、快速的掌握教学内容。另一方面,虚拟仿真实验软件的使用可以突破传统解剖实验时间和空间的局限性。传统昆虫解剖实验通过观察昆虫标本和实物解剖来验证理论教学内容,因此,标本的种类和数量是限制实验课开设和教学效果的关键因素。随着招生规模的扩大,学生数量增多,教学资源和实验场所的相对不足,严重影响了教学效果。学生可以通过手机、平板等终端随时、随地登录本软件进行观察学习,不受时间和空间的限制,而且学生用虚拟仿真进行实验可以减少每个实验组的标本数量,弥补了实验标本、模型的相对不足。


设计原则

1.实验原理

通过虚拟仿真软件操作与器官标本模型观察相结合的方式,是学生快速和全面掌握昆虫(以蝗虫、蜚蠊、蝉为代表)消化系统各组成器官的解剖结构、位置关系和体表投影位置。

2.实验仪器设备

(1)虚拟实验教学设备:《昆虫消化系统解剖虚拟仿真实验》教学软件,智能手机、PC机、网络。

(2)实体实验教学设备:实验台、 昆虫消化系统解剖玻片(以蝗虫、蜚蠊、蝉为代表)、实物液浸标本、3D模型。

3.实验材料

(1)虚拟仿真实验软件学习预设参数

登录“昆虫消化系统虚拟仿真实验”网站,在“虚拟仿真实验室”模块进行在线仿真实验。开课前任课教师将学生的学号信息导入虚拟仿真软件,并设置初始密码,学生以学号作为登录账户,初始密码向任课教师索取。

(2)实体实验材料

实体实验材料为蝗虫、蜚蠊、蝉消化系统玻片、液浸标本、3D模型。

4.实验过程

(1)消化系统解剖实验简介

学生通过学号和密码登录后,进入虚拟仿真实验主界面“首页”。首页包括“实验说明”模块介绍本实验目的和内容,为消化系统器官结构的学习奠定基础,并通过“课前检测”模块检查学生的提前预习情况。“虚拟实验室”包括“视频引导(雌、雄虫解剖)”、“虚拟仿真解剖(RVOS)”、“课后检测”、“实验报告”、“三维结构”、“资料库”6个模块。学生需要完成雌、雄虫视频观看、虚拟仿真解剖 、课后检测、实验报告环节,获取实验成绩。实验过程中,可以查看昆虫三维结构模型和资料库中的昆虫标本照片、消化道各部位的石蜡切片的细节展示。

(2)消化系统各器官解剖特征学习和检测

“虚拟仿真实验室”模块是本仿真实验的重要内容,包括四大部分。

A.消化系统组成:通过“视频引导”模块的学习,学生了解实验工具,观察解剖蝗虫消化系统的具体步骤和注意事项等。

B.各器官解剖结构的学习:通过“虚拟仿真实验”模块,掌握消化系统的器官组成和位置关系。可以通过鼠标(电脑)或触摸屏(手机、平板等移动终端)对模型进行缩放、360º旋转、平移等操作。结合三维模型的解剖结构展示,学生能够掌握昆虫消化系统的前肠、中肠、后肠各组成器官的形态、结构特征,并比较蝗虫、蜚蠊、蝉的器官结构特点和差异。

C.结构透视:通过“三维结构”和“资料库”模块的学习,掌握前肠、中肠、后肠各部分的组织结构差异、各自的特点、相对位置关系等。

D.学习检测:通过“课后检测”模块对学过的知识内容进行检测,进一步巩固和掌握消化系统各器官的解剖特征;通过“实验报告”模块,完成本次实验的学习总结,获取本次实验成绩。

5.实施效果

(1)通过《昆虫消化系统解剖虚拟仿真实验》教学软件,可减少昆虫玻片和液浸标本的使用,能够增加学生自主学习解剖的时间,节省了实验教学成本。

(2)通过昆虫解剖仿真软件的使用,解决了以往昆虫解剖实验过程中,器官变形或腐烂等方面的不足。学生同学虚实结合的实验方式而建立消化系统组成器官的真实形态和位置关系。

(3)虚拟仿真实验软件,可以增加实践考试内容,弥补了以往考核不全面的不足。


实验目标

1.了解和掌握昆虫(以蝗虫、蜚蠊、蝉为代表)消化系统各组成器官的名称、位置、形态结构和相互位置关系,比较不同类型消化系统各组成器官的解剖结构异同。

2.通过结构透视掌握消化系统各组成器官的体表投影和在体内的空间分布及其相互毗邻位置关系,为后续昆虫实践课程的学习奠定理论基础。

3.虚拟仿真实验软件用于辅助实体标本和模型的实验教学,可以丰富昆虫解剖学实验材料的种类和数量,节省实验经费。

4.比较昆虫和人类的消化系统结构和功能,使学生更加重视健康,激发学生坚持锻炼身体,以强健的体魄学习科学知识。


成绩评定

学生通过PC、平板、智能手机登录《昆虫消化系统解剖虚拟仿真实验》模块系统,点击“课前检测”、“课后检测”、“实验报告”模块,完成对消化系统组成器官解剖特征掌握情况的考核。